I dispositivi di protezione dalle sovratensioni sono dispositivi di protezione essenziali per i sistemi di energia solare, poiché risolvono efficacemente i rischi unici di sovratensione e sovratensione degli scenari di generazione di energia fotovoltaica (PV) e garantiscono il funzionamento sicuro e stabile a lungo termine- delle centrali solari. La necessità dell'applicazione dell'SPD nei sistemi di energia solare si riflette in molteplici aspetti.
Innanzitutto, le centrali solari presentano un rischio di esposizione ai fulmini estremamente elevato. La maggior parte dei sistemi fotovoltaici sono costruiti in aree esterne aperte come regioni montuose, deserti e terreni rurali aperti senza alti rifugi. Gli array di pannelli solari, i quadri di connessione esterni e le linee di trasmissione di energia remota sono altamente vulnerabili ai fulmini diretti e indiretti, che generano enormi sovratensioni transitorie. Senza protezione SPD, le sovratensioni danneggeranno direttamente i pannelli solari, gli inverter e le apparecchiature di distribuzione dell'energia.
In secondo luogo, i sistemi di energia solare soffrono di frequenti picchi di commutazione interni. I sistemi fotovoltaici contengono apparecchiature principali come inverter fotovoltaici, quadri di distribuzione CC e dispositivi di distribuzione dell'energia-connessi alla rete. Le frequenti conversioni CC-CA, la connessione e la disconnessione della rete e le variazioni del carico di alimentazione genereranno picchi di tensione e picchi di commutazione periodici, che erodono gradualmente l'isolamento delle apparecchiature e accelerano l'invecchiamento dei componenti senza una soppressione efficace.
In terzo luogo, le apparecchiature fotovoltaiche hanno una bassa tolleranza alle sovratensioni e costi di manutenzione elevati. Gli inverter solari, i controller di carica e i dispositivi connessi alla rete-intelligente sono apparecchiature elettroniche di potenza di precisione con chip e circuiti sensibili. Anche picchi di sovratensione a livello di microsecondi- possono causare guasti al circuito, bruciature delle apparecchiature e disconnessione della rete del sistema. La disposizione su larga-scala dei pannelli solari e la distribuzione decentralizzata delle stazioni comportano costi di manutenzione elevati e lunghi tempi di inattività in caso di danni alle apparecchiature.
In quarto luogo, le linee di trasmissione a lunga-distanza amplificano i rischi di sovratensione. Le centrali solari utilizzano solitamente la trasmissione via cavo a lunga-distanza per fornire energia alla rete. I cavi esterni lunghi tendono a indurre sovratensioni in caso di temporali e interferenze elettromagnetiche e l'energia di sovratensione si accumula lungo le linee, ponendo maggiori minacce alle apparecchiature di alimentazione dei terminali. Gli SPD possono limitare le sovratensioni e deviare l'energia di sovratensione nei nodi chiave per bloccare la trasmissione delle sovratensioni.
In quinto luogo, gli SPD migliorano l’efficienza della generazione di energia e la stabilità del sistema. Le fluttuazioni di tensione indotte dai picchi-causeranno frequenti avviamenti e spegnimenti degli inverter e una produzione di energia instabile, riducendo l'efficienza della generazione di energia solare. L'installazione degli SPD stabilizza la tensione del sistema, riduce i tassi di guasto delle apparecchiature, garantisce una generazione continua di energia connessa alla rete- e migliora i vantaggi economici delle centrali solari.